Влияние технологических параметров тепловой обработки заготовок из быстрорежущей стали на процессы окалинообразования
Выполнена количественная оценка образующихся техногенных отходов быстрорежущих сталей на металлургических переделах, в частности в процессе тепловой обработки заготовок из быстрорежущей стали. Определено влияние температуры и времени тепловой обработки заготовок, а также состава атмосферы печи на пр...
Gespeichert in:
| Datum: | 2015 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2015
|
| Schriftenreihe: | Металл и литье Украины |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/162776 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Влияние технологических параметров тепловой обработки заготовок из быстрорежущей стали на процессы окалинообразования / А.С. Петрищев // Металл и литье Украины. — 2015. — № 7. — С. 25-28. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-162776 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1627762020-01-16T01:26:26Z Влияние технологических параметров тепловой обработки заготовок из быстрорежущей стали на процессы окалинообразования Петрищев, А.С. Выполнена количественная оценка образующихся техногенных отходов быстрорежущих сталей на металлургических переделах, в частности в процессе тепловой обработки заготовок из быстрорежущей стали. Определено влияние температуры и времени тепловой обработки заготовок, а также состава атмосферы печи на процессы окалинообразования. Виконано кількісну оцінку техногенних відходів швидкоріжучих сталей, що утворюються на металургійних переділах, зокрема в процесі теплової обробки заготовок із швидкоріжучої сталі. Визначено вплив температури і часу теплової обробки заготовок, а також складу атмосфери печі на процеси окалиноутворення. The quantitative estimation of a formed technogenic waste of rapid tool steels on metallurgical repartitions, in particular in the course of thermal machining of preparations from a rapid tool steel is executed. Agency of temperature and a time of thermal machining of preparations, and also furnace atmosphere composition on scaling processes is defined. 2015 Article Влияние технологических параметров тепловой обработки заготовок из быстрорежущей стали на процессы окалинообразования / А.С. Петрищев // Металл и литье Украины. — 2015. — № 7. — С. 25-28. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/162776 669.046.46 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Выполнена количественная оценка образующихся техногенных отходов быстрорежущих сталей на металлургических переделах, в частности в процессе тепловой обработки заготовок из быстрорежущей стали. Определено влияние температуры и времени тепловой обработки заготовок, а также состава атмосферы печи на процессы окалинообразования. |
| format |
Article |
| author |
Петрищев, А.С. |
| spellingShingle |
Петрищев, А.С. Влияние технологических параметров тепловой обработки заготовок из быстрорежущей стали на процессы окалинообразования Металл и литье Украины |
| author_facet |
Петрищев, А.С. |
| author_sort |
Петрищев, А.С. |
| title |
Влияние технологических параметров тепловой обработки заготовок из быстрорежущей стали на процессы окалинообразования |
| title_short |
Влияние технологических параметров тепловой обработки заготовок из быстрорежущей стали на процессы окалинообразования |
| title_full |
Влияние технологических параметров тепловой обработки заготовок из быстрорежущей стали на процессы окалинообразования |
| title_fullStr |
Влияние технологических параметров тепловой обработки заготовок из быстрорежущей стали на процессы окалинообразования |
| title_full_unstemmed |
Влияние технологических параметров тепловой обработки заготовок из быстрорежущей стали на процессы окалинообразования |
| title_sort |
влияние технологических параметров тепловой обработки заготовок из быстрорежущей стали на процессы окалинообразования |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| publishDate |
2015 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/162776 |
| citation_txt |
Влияние технологических параметров тепловой обработки заготовок из быстрорежущей стали на процессы окалинообразования / А.С. Петрищев // Металл и литье Украины. — 2015. — № 7. — С. 25-28. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| series |
Металл и литье Украины |
| work_keys_str_mv |
AT petriŝevas vliânietehnologičeskihparametrovteplovojobrabotkizagotovokizbystrorežuŝejstalinaprocessyokalinoobrazovaniâ |
| first_indexed |
2025-07-14T15:17:10Z |
| last_indexed |
2025-07-14T15:17:10Z |
| _version_ |
1837635974015746048 |
| fulltext |
25МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015
нием окалины, возникающей вследствие высокотем-
пературного окисления стали.
Известно, что окалинообразование (угар) в нагре-
вательных печах зависит от температуры и времени
выдержки металла, от содержания O2, H2O и CO2 в
продуктах сгорания, от марки стали и других пара-
метров. Практически в процессе нагрева можно из-
менять температуру, время выдержки и содержание
кислорода в атмосфере печи.
В промышленных условиях проведена серия на-
гревов заготовок из быстрорежущей стали с макси-
мальным временем выдержки 2,5 часа при темпера-
туре 1273, 1423 и 1523 К (рис.1, табл.).
Ha основании экспериментальных данных полу-
чены зависимости угара металла от времени вы-
держки, температуры и состава атмосферы (рис. 1)
при изменении соотношения О2, N2 и СО2. Для всех
вариантов используемых газовых смесей наблюдает-
ся существенное увеличение угара в первый час, а в
дальнейшем скорость окисления значительно снижа-
ется. Последнее объясняется тем, что с ростом тол-
щины слоя окалины затрудняется доступ окислителя
к металлу. Из рис. 1 видно также, что добавка в газо-
вую смесь СО2 при прочих равных условиях вызыва-
ет увеличение угара на 0,01-0,04 г/см2.
Наиболее существенно на технико-экономиче-
ские показатели нагрева влияет период выдержки
в условиях максимальных температур. Любые за-
держки выдачи металла приводят к неоправданным
потерям на угар. При заранее известных задержках
выдачи необходимо снизить температуру томления.
Как видно из рис. 1, выдержка в течение одного ча-
са при температуре 1523 К даёт примерно такой же
угар, как выдержка в течение двух часов при темпе-
ратуре 1423 К. Схожая закономерность наблюдается
в случае выдержки при температурах 1273 и 1423 К
соответственно (рис. 1, табл.).
Наиболее существенное увеличение угара метал-
ла происходит при изменении содержания кислорода
в смеси от 2 до 6 % объёмн. (рис. 2). Целесообраз-
но осуществлять такой режим горения топлива, при
котором содержание кислорода в печной атмосфере
У
держание конкурентных позиций в металлур-
гии в сфере производства высококачественных
специальных сталей и наращивание объёмов их
выпуска затрудняется высокими ценами на туго-
плавкие легирующие материалы на основе вольфра-
ма, молибдена, ванадия, кобальта и хрома. Поэтому
актуальным является вопрос разработки и внедре-
ния в производство нетрадиционных источников сы-
рья и технологических решений при выплавке специ-
альных сталей [1-3].
В современных условиях особая роль отво-
дится процессам утилизации легирующих элемен-
тов из техногенных отходов металлургических и
обрабатыва ющих переделов производства металло-
продукции [4]. Практический интерес представляет
разработка технологии предварительной подготовки
отходов производства быстрорежущих сталей (ока-
лины, стружки, металлообразивной смеси и других)
с последующей утилизацией железа и ведущих леги-
рующих элементов при выплавке стали [5-7].
Результаты исследования качественных характе-
ристик окалины быстрорежущей стали разных ма-
рок, как исходного сырья, с применением химиче-
ского и фазового анализов, а также растровой элек-
тронной микроскопии в комплексе с рентгеновским
микроанализом были выполнены и ранее представ-
лены в работе [8].
Целью же настоящей работы было осуществле-
ние количественной оценки образующихся техноген-
ных отходов быстрорежущих сталей на металлурги-
ческих переделах и переделах обработки металлов
давлением, а конкретная задача исследований за-
ключалась в определении влияния температуры и
времени тепловой обработки заготовок из быстроре-
жущей стали, а также состава атмосферы печи, на
процессы окалинообразования.
В цехе порошковой металлургии при производ-
стве товарных поковок из быстрорежущих сталей
слитки металла подвергаются тепловой обработке
в нагревательных печах. Нагрев до температуры
1413-1433 К и последующая выдержка в течение
определенного времени сопровождаются образова-
УДК 669.046.46
А. С. Петрищев
Запорожский национальный технический университет, Запорожье
Влияние технологических параметров тепловой обработки
заготовок из быстрорежущей стали на процессы
окалинообразования
Выполнена количественная оценка образующихся техногенных отходов быстрорежущих сталей на
металлургических переделах, в частности в процессе тепловой обработки заготовок из быстрорежущей стали.
Определено влияние температуры и времени тепловой обработки заготовок, а также состава атмосферы печи
на процессы окалинообразования.
Ключевые слова: быстрорежущая сталь, техногенные отходы, окалина, легирующие элементы, утилизация,
ресурсосбережение
26 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015
обработки быстрорежущей стали марок Р6М5Ф3, Р18
и Р12М3К5Ф2 в интервале температур 1273-1523 К
в течение 0,5-2,0 часов с содержанием кислорода
в атмосфере печи 2,0-12,0 % объёмн. на угар ме-
талла, который составляет 0,10-0,30 г/см2 после
близко к 2 %. В этом случае обеспечивается макси-
мальный тепловой эффект от сжигания топлива и
минимальный угар металла.
На основе результатов исследований установ-
лена зависимость влияния параметров тепловой
Зависимость угара металла быстрорежущей стали разных марок при 1273 К от времени выдержки и
содержания кислорода в атмосфере печи
Марка стали Угар металла, г/см2
Р6М5Ф3 0,12 0,15 0,17 0,20 0,23 0,25
Р18 0,13 0,15 0,17 0,21 0,24 0,26
Р12М3К5Ф2 0,13 0,16 0,18 0,22 0,24 0,26
Время выдержки, ч. 1 2
Содержание О2, % объёмн. 2,2 3,6 5,7 2,2 3,6 5,7
Зависимость угара металла стали марок Р6М5Ф3 (а), Р18(б) и Р12М3К5Ф2 (в) от времени выдержки при различных
температурах и составе атмосфер, % объёмн.: 1 – 1423 К, О2 – 2,2, N2 – 97,8; 2 – 1423 К, О2 – 3,6, N2 – 96,4; 3 – 1523 К, О2 –
2,2, N2 – 97,8; 4 – 1523 К, О2 – 2,2, СО2 – 20, N2 – 77,8; 5 – 1523 К, О2 – 3,6, N2 – 96,4; 6 – 1523 К, О2 – 3,6, СО2 – 20, N2 – 77,8
Зависимость угара металла стали марок Р6М5Ф3 (а), Р18 (б) и Р12М3К5Ф2 (в) от содержания кислорода в печи,
% объёмн., при различных температурах и времени выдержки, : 1 – 0,5 ч, 1423 К; 2 – 0,5 ч, 1523 К; 3 – 1 ч, 1423 К; 4 – 1 ч,
1523 К; 5 – 2 ч, 1423 К; 6 – 2 ч, 1523 К
Рис. 1.
Рис. 2.
а б в
а
О2, % объёмн.
Уг
ар
м
ет
ал
ла
, г
/с
м
2
О2, % объёмн. О2, % объёмн.
б в
27МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015
выдержки 0,5 ч., 0,12-0,43 г/см2 после выдержки 1,0 ч.
и 0,21-0,58 после выдержки 2,0 ч. Рост температуры от
1273 К до 1523 К приводит к повышению угара метал-
ла в 1,7-2,6 раза. Изменение содержания кислорода
в атмосфере печи от 2,0 до 12,0 % объёмн. приводит
к повышению угара металла на 27-75 %. Полученные
зависимости позволяют выполнить количественную
оценку образующихся техногенных отходов быстроре-
жущих сталей на металлургических переделах и пере-
делах обработки металлов давлением.
Выводы
Количественная оценка угара быстрорежущих
сталей при нагреве и обработке металла давлени-
ем позволила определить потери стали в окалину на
уровне 3-4 %мас. (в некоторых случаях до 12 %мас.)
от массы нагреваемых слитков. Такой угар в усло-
виях цеха порошковой металлургии ПАО «Элек-
трометаллургический завод «Днепроспецсталь»
им. А. Н. Кузьмина» сопровождается образованием
в течение года 300-400 т окалины, которая содержит
все элементы исходных заготовок быстрорежущей
стали. Концентрация легирующих элементов в ока-
лине снижается на величину содержания кислорода,
который появляется в результате термической об-
работки и обработки металлов давлением. В связи с
резким повышением цен на тугоплавкие легирующие
элементы на мировом рынке (а Украина их полно-
стью импортирует), образующиеся объёмы окалины,
как вторичного сырья, представляют не только науч-
ный, но и практический интерес.
1. Волынкина Е. П. Отходы металлургического предприятия: от анализа потерь к управлению / Е. П. Волынкина, Е. В. Про-
топопов // Изв. вузов. Чёрная металлургия. – 2005. – № 6. – С. 72-76.
2. Керкхофф Х. Ю. Взрыв цен на сырье – угроза экономическому подъёму / Х. Ю. Керкхофф // Чёрные металлы. – 2010. –
№ 10. – С. 61-66.
3. Григор’єв С. М. Стратегічні й тактичні напрями ресурсо- та енергосбереження в металургії важкотопких легувальних
матеріалів і спеціальних сталей / С. М. Григор’єв // Держава та регіони: Серія «Економіка та підприємництво». – 2009. –
№ 6. – С. 70-76.
4. Эндеман Г. Образование пыли, окалины и шлама и их утилизация на металлургических заводах Германии / Г. Энде-
ман, Х. Б. Люнген, К. -Д. Вупперман // Чёрные металлы. – 2007. – № 2. – С. 49-56.
5. Петрищев А. С. Некоторые физико-химические закономерности получения металлизованной окалины быстрорежу-
щей стали / А. С. Петрищев, С. М. Григорьев // Сталь. – 2012. – № 3. – С. 20-26.
6. Григорьев С. М. Особенности фазовых превращений в процессе восстановления окалины быстрорежущей стали /
С. М. Григорьев, А. С. Петрищев // Металл и литьё Украины. – 2011. – № 7. – С. 16-20.
7. Петрищев А. С. Исследование карбосилицидопревращений при восстановительной плавке металлооксидных тех-
ногенных отходов быстрорежущих сталей / А. С. Петрищев, С. М. Григорьев // Металл и литьё Украины. – 2012. –
№ 6. – С. 28-32.
8. Петрищев А. С. Особенности фазового состава и структуры мелкодисперсных техногенных отходов стали марок
Р6М5Ф3 и Р12М3К5Ф2 / А. С. Петрищев, С. М. Григорьев // Металл и литьё Украины. – 2012. – № 4. – С. 25-31.
ЛИТЕРАТУРА
Виконано кількісну оцінку техногенних відходів швидкоріжучих сталей, що утворюються на металургійних переділах,
зокрема в процесі теплової обробки заготовок із швидкоріжучої сталі. Визначено вплив температури і часу теплової
обробки заготовок, а також складу атмосфери печі на процеси окалиноутворення.
Петрищев А. С.
Вплив технологічних параметрів теплової обробки заготовок із
швидкоріжучої сталі на процеси окалиноутворення
Анотація
Ключові слова
швидкоріжуча сталь, техногенні відходи, окалина, легуючі елементи, утилізація, ресур-
созбереження.
28 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015
Petryshchev A.
Agency of technological parametres of thermal machining of preparations
from a rapid tool steel on scaling processes
Summary
The quantitative estimation of a formed technogenic waste of rapid tool steels on metallurgical repartitions, in particular in the
course of thermal machining of preparations from a rapid tool steel is executed. Agency of temperature and a time of thermal
machining of preparations, and also furnace atmosphere composition on scaling processes is defined.
a rapid tool steel, a technogenic waste, a calx, alloying elements, salvaging, resource-savingKeywords
Поступила 18.05.2015
Оформление рукописи для опубликования
в журнале "Металл и литьё Украины":
Материалы для публикации необходимо
подавать в формате, поддерживаемом Microsoft Word,
размер страницы А4, книжная ориентация,
шрифт – Arial, 10, междустрочный интервал – 1,5.
Объём статьи – не более 10 стр., рисунков – не более 5.
Рукопись должна содержать:
– УДК;
– фамилии и инициалы всех авторов (на русском, украинском и английском языках);
– название статьи (на русском, украинском и английском языках);
– название учреждения(й), в котором(ых) работает(ют) автор(ы);
– аннотации (на русском, украинском и английском языках);
– ключевые слова (не менее шести) – на русском, украинском и английском языках;
– предлагаемая структура текста (Arial 10, прямой) научной статьи:
«Введение», «Материалы и методы», «Результаты и обсуждение», «Выводы».
– таблицы должны иметь порядковый номер (Arial 10, курсив) и заголовок (Arial 10, п/ж),
текст в таблице (Arial 9, прямой), примечания к таблицам размещаются непосредственно
под таблицей (Arial 8, курсивом).
– формулы (Arial 11, русские символы – прямым, английские – курсивом, греческие –
Symbol 12, прямым) должны иметь порядковый номер (Arial 10, прямой);
– рисунки, схемы, диаграммы и другие графические материалы должны быть чёрно-
белыми, чёткими, контрастными, обязательно иметь номер и подрисуночную подпись
(Arial 9, прямой); все громоздкие надписи на рисунке следует заменять цифровыми или
буквенными обозначениями, объяснение которых необходимо выносить в подрисуночную
подпись;
– список литературы (Arial 9);
– ссылки нумеруются в порядке их упоминания в тексте, где они обозначаются
порядковой цифрой в квадратных скобках (например - [1]).
|